غبار ذكي: مستشعرات كهروميكانيكية دقيقة لإحداث ثورة في مختلف القطاعات

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 16 آذار، 2022

ملخص البصيرة

الغبار الذكي، الذي يتكون من أنظمة كهروميكانيكية لاسلكية صغيرة (MEMS)، مستعد لإعادة تعريف كيفية تفاعلنا مع العالم من خلال جمع ومعالجة البيانات حول كل شيء بدءًا من الظروف البيئية وحتى صحة الإنسان. من تمكين المراقبة البيئية الدقيقة إلى تحويل الرعاية الصحية من خلال علاجات مخصصة، وحتى إعادة تشكيل الزراعة من خلال الزراعة الدقيقة، يقدم الغبار الذكي مجموعة واسعة من التطبيقات. ومع ذلك، فإن إمكاناتها التخريبية تجلب أيضًا تحديات، مثل الحاجة إلى لوائح أخلاقية، ومخاطر إساءة الاستخدام المحتملة، والتحولات في احتياجات العمالة.

سياق الغبار الذكي

الغبار الذكي هو جهاز صغير يعمل غالبًا جنبًا إلى جنب مع العشرات إلى مئات الآلاف من الأجهزة الأخرى المماثلة ، ويمكن لكل جهاز أن يعمل كمكون فردي لنظام حوسبة أكبر. يتكون الغبار الذكي من مجموعة من الأنظمة الكهروميكانيكية الصغيرة اللاسلكية (MEMS) ، مثل الروبوتات والكاميرات وأجهزة الاستشعار وآليات الاتصال الأخرى. يتم توصيل MEMS في النهاية بشبكة كمبيوتر لاسلكيًا لتحليل البيانات التي يتم الحصول عليها من خلال تقنية تحديد التردد اللاسلكي (RFID). 

يجمع نظام MEMS ، الذي يُطلق عليه أيضًا motes ، البيانات ، بما في ذلك الضوء ودرجة الحرارة والاهتزازات والتسارع والضغط والصوت والإجهاد والرطوبة. يتم نقل هذه البيانات من نظام كهروميكانيكي دقيق إلى آخر حتى تصل إلى عقدة النقل. تشمل الوظائف الرئيسية لنظام MEMS (1) جمع البيانات ، (2) معالجة البيانات باستخدام نظام كمبيوتر لاسلكيًا ، (3) وتوصيل البيانات إلى السحابة أو أنظمة MEMS الأخرى لاسلكيًا.

يرى بعض الباحثين أن الغبار الذكي يمثل التطور القادم لإنترنت الأشياء (IoT). لقد أصبحت هذه الأجهزة أكثر تقدمًا، ويتم دمجها في كل مكان بدءًا من تقنيات العملاء مثل أجهزة تنظيم الحرارة الذكية وحتى منتجات قطاع الشركات مثل أجهزة الاستشعار الصغيرة التي تراقب إنتاج آبار النفط. ومع ذلك، وفقًا لدورة Hype Cycle من Gartner، ستستغرق تقنيات الغبار الذكية أكثر من عقد من الزمن لتحقيق الاستخدام السائد وإحداث ثورة في إنترنت الأشياء على نطاق تجاري. 

التأثير التخريبي

إن قدرة تكنولوجيا الغبار الذكية على وضعها في المساحات الضيقة والنائية قد فتحت الأبواب أمام مراقبة بيئية أكثر دقة. ومن خلال وضع هذه الأجهزة الصغيرة في مناطق يصعب الوصول إليها، يستطيع العلماء جمع بيانات في الوقت الفعلي عن مستويات التلوث، والتغيرات المناخية، وحتى الأنشطة الزلزالية. ومن الممكن أن يعزز هذا الاتجاه فهمنا للعمليات الطبيعية للأرض وتمكين الحكومات والمنظمات من الاستجابة بشكل أكثر فعالية للتحديات البيئية. وبالنسبة للشركات، فهذا يعني فرصة لمواءمة ممارساتها مع أهداف التنمية المستدامة، وضمان اتباع نهج أكثر مسؤولية لإدارة الموارد الطبيعية.

في المجال الطبي، يتجاوز تطبيق الغبار الذكي مراقبة تعافي الأعضاء التالفة والعظام المكسورة. تخيل المستقبل حيث يمكن لهذه الأجهزة الصغيرة توصيل الأدوية المستهدفة لخلايا معينة، مما يقلل من الآثار الجانبية للعلاجات مثل العلاج الكيميائي. يمكن للمستشفيات ومقدمي الرعاية الصحية أيضًا استخدام الغبار الذكي لمراقبة العلامات الحيوية للمرضى بشكل مستمر، مما يؤدي إلى مزيد من الرعاية الشخصية وإمكانية إنقاذ الأرواح. ويمكن للحكومات أن تدعم هذه التطورات من خلال تعزيز البحث والتطوير.

إن استخدام الغبار الذكي في الزراعة، كما ذكرنا سابقًا، يمكن أن يغير الطريقة التي يراقب بها المزارعون احتياجات محاصيلهم ويستجيبون لها. وبالنظر إلى المستقبل، يمكن لهذه التكنولوجيا أن تتيح حقبة جديدة من الزراعة الدقيقة، حيث يتلقى كل نبات الكمية المحددة من الماء والمواد المغذية التي يحتاجها ليزدهر. يمكن أن يؤدي هذا النهج إلى زيادة إنتاجية المحاصيل وتقليل إهدار الموارد وتقليل المواد الكيميائية الضارة المستخدمة لمكافحة الآفات. 

آثار الغبار الذكي

قد تشمل الآثار الأوسع للغبار الذكي ما يلي:

• دمج الغبار الذكي في التخطيط الحضري وصيانة البنية التحتية، مما يؤدي إلى اكتشاف أكثر كفاءة لنقاط الضعف الهيكلية والإصلاحات في الوقت المناسب، وبالتالي تعزيز السلامة العامة.
• خلق فرص عمل جديدة في مجال تحليل البيانات وتصنيع أجهزة الغبار الذكية.
• تضع الحكومة لوائح لضمان الاستخدام الأخلاقي للغبار الذكي في مسائل المراقبة والخصوصية.
• التحول في الرعاية الصحية نحو مراقبة أكثر تخصيصًا ومستمرة، مما يؤدي إلى الكشف المبكر عن الأمراض والعلاجات المخصصة، وبالتالي تحسين الصحة العامة بشكل عام.
• المخاطر المحتملة لإساءة استخدام الغبار الذكي من قبل الكيانات الخبيثة، مما يؤدي إلى مخاوف بشأن التجسس وجمع البيانات غير المصرح بها، الأمر الذي قد يتطلب تعاونًا واتفاقيات دولية.
• قدرة الغبار الذكي على تغيير الممارسات الزراعية التقليدية، مما يؤدي إلى تحول في احتياجات العمالة والمهارات، مع التركيز على الكفاءة التكنولوجية والإشراف البيئي.
• استخدام الغبار الذكي في مراقبة النظم البيئية المهددة بالانقراض والحفاظ عليها، مما يؤدي إلى بذل جهود أكثر استنارة في الحفاظ على البيئة وإحداث تأثير إيجابي على التنوع البيولوجي العالمي.

أسئلة للنظر فيها

• ما هي التطبيقات الأخرى التي تعتقد أنه سيتم تطبيق تقنية الغبار الذكية عليها خلال العقد القادم؟
• كيف يجب على الحكومات تنظيم هذه التكنولوجيا للحد من سوء استخدامها؟